Устройство для бурения скважин

(51) 21 19/16 (2006.01) 21 7/00 (2006.01) 21 17/02 (2006.01) 21 17/16 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ бурильных труб, расположенную соосно основанию,снабженному элементами фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения,механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб с приводом и захватными поворотными кулачками,установленный на стойках с возможностью перемещения относительно основания, фиксаторы колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения объединены в один узел и выполнены в виде вкладышей с полуцилиндровыми гнездами с внутренними донными выступами, расположенных в образующих основание одноплечных рычагах, соединенных осью и выполненных с возможностью периодического свода-развода свободных концов, соединенных ввернутой в резьбовые нарезки, имеющие противоположные направления,концевых фиксирующих элементов шпилькой, имеющей винтовые нарезки по концам, ответные нарезкам концевых фиксирующих элементов, снабженной храповым вращателем.(72) Сушко Сергей Михайлович Бегун Анатолий Данилович Повелицин Владимир Михайлович Латыпов Авис Самигуллинович Асанов Нуркелды Сатыбалдыулы мрали Арманбек -асым.лы(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к области бурения скважин,в частности к труборазворотам,используемым для свинчивания и развинчивания бурильных труб пари спуско-подъемных операциях. Технический результат изобретения - упрощение системы фиксации от проворота и продольного перемещения колонны бурильных труб в труборазвороте и упрощение конструкции муфт бурильных труб. Для этого в устройстве для бурения скважин,включающем снабженные по концам ниппелями и муфтами бурильные трубы, образующие колонну Изобретение относится к области бурения скважин,в частности к труборазворотам,используемым для свинчивания бурильных труб при спуско-подъемных операциях. Известно устройство для бурения скважин (,1033700, кл. Е 21 В 19/16, опубл. 07.08.83, бюл. 29), включающее снабженные по концам ниппелями и муфтами бурильные трубы,образующие колонну, расположенную соосно основанию, снабженному элементами фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения, механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб с приводом и захватными поворотными кулачками,установленный на стойках с возможностью перемещения относительно основания. К основным недостаткам известного устройства для бурения скважин следует отнести то обстоятельство, что оно имеет сложную систему фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения, а также сложную конструкцию муфт бурильных труб. Задачей изобретения является разработка устройства для бурения скважин, имеющего более простую систему фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения и упрощенную конструкцию муфты бурильной трубы. Для этого в устройстве для бурения скважин,включающем снабженные по концам ниппелями и муфтами бурильные трубы, образующие колонну бурильных труб, расположенную соосно основанию,снабженному элементами фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб с приводом и захватными поворотными кулачками (в дальнейшем механизм),установленный на стойках с возможностью перемещения относительно основания, фиксаторы колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения объединены в один узел и выполнены в виде вкладышей с полуцилиндровыми гнездами с внутренними донными выступами, расположенных в образующих основание одноплечных рычагах, соединенных осью и выполненных с возможностью периодического свода-развода свободных концов, соединенных ввернутой в резьбовые нарезки, имеющие противоположные направления,концевых фиксирующих элементов шпилькой, имеющей винтовые нарезки по концам, ответные нарезкам концевых фиксирующих элементов, снабженной храповым вращателем, один из рычагов на свободном конце имеет боковой канал для периодического ввода-вывода фиксирующего элемента шпильки, на другом из упомянутых концов рычага фиксирующий элемент установлен стационарно с возможностью вращения относительно конца рычага, на нижнем конце муфт имеется наружная расточка,выполненная параллельно внутренней резьбе ее, равная по длине высоте полуцилиндровых гнезд. В частных случаях исполнения на внутренних поверхностях полуцилиндровых гнезд и наружных 2 расточках муфт выполнены ответные продольные канавки и выступы. Изобретение поясняется графическими приложениями,где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства для бурения скважин на фиг.2 - сечение по линии А-А фиг.1 на фиг.3 - сечение по линии Б-Б фиг.1 на фиг.4 сечение по линии В-В фиг.1 на фиг.5 - сечение по линии Г-Г фиг.1 в увеличенном масштабе. Устройство для бурения скважин состоит (фиг.1) из основания 1 и механизма 2 для свинчивания и развинчивания, составляющих колонну 3 бурильных труб, имеющих по концам ниппеля 4 и муфты 5. Основным рабочим элементом механизма 2 является съемный вкладыш 6, в который вмонтированы постоянно принимающие горизонтальное положение под действием пружин 7 пластинчатой конструкции кулачки 8, имеющие валы 9 и наружные выступы. Механизм 2 имеет гидроцилиндры 10, установленные в гнездах 11 основания с возможностью продольного перемещения поршней 12, закрепленных на полых штоках 13. Основание 1 (фиг.2) содержит опорную раму 14 с проходным отверстием, над которым расположены закрепленные на оси 15 одноплечие рычаги 16, снабженные вкладышами 17 с полуцилиндровыми гнездами,имеющими внутренние донные выступы 18. На свободных концах одноплечих рычагов расположены концевые фиксирующие элементы в виде оси 19 и специальной гайки 20,имеющие резьбы противоположного направления (правое 21 и левое 22) для шпильки 23, имеющей ответные нарезки(правое 21 и левое 22) по концам. Ось 19 постоянно закреплена с возможностью вращения в гнездах левого одноплечного рычага 16, имеющего паз 24 для левого конца шпильки 23, а в свободном конце правого рычага (фиг.3) имеется гнездо 25 для специальной гайки 20 и паз 26 для правого конца шпильки 23, снабженной храповым механизмом 27. В отличие от прототипа муфта 5 имеет (фиг.1) проточку 28 для захвата элеватором, а на нижнем конце ее имеется наружная расточка 29,выполненная параллельно конической внутренней резьбе муфты. Для предотвращения проворотов колонны 3 бурильных труб поверхности наружных расточек 29 (фиг.5) и внутренних поверхностях вкладышей 17 имеются канавки 30, 31 и ответные им выступы 32, 33. Механизм 2 имеет двигатель 34 с зубчатым редуктором и маховик 35 с кулачками 36(фиг.5). Эксплуатация устройства для бурения скважин происходит следующим образом. Перед началом спуска породоразрушающего инструмента (не показанного на фигурах), имеющего на верхнем торце муфту 5, осуществляют разводку одноплечих рычагов 16 для вскрытия проходного отверстия опорной рамы 14 основания 1 путем поворота их вокруг оси 15. Для этого предварительно поворачивают вокруг оси 19 шпильку 23, которая свободно проходит по пазам 24 и 26 свободных концов одноплечих рычагов 16, а специальная гайка 20 выходит из паза 26 правого свободного конца одноплечего рычага 16. По мере выполнения вышеописанной операции в проходном отверстии основания 1 размещают долото и подхватывают его под муфту 5 (фиг.1), в обратном вышеописанном порядке сводят одноплечие рычаги 16. При этом вкладыши 17 (фиг.1, фиг.2) удерживают долото под муфту 5. Затем в надустьевое гнездо механизма 2 устанавливают вкладыш 6 и общепринятым способом пропускают через него ниппель 4 следующей бурильной трубы, который, попадая конусной резьбовой частью, входит в зазор, между кулачками 8 и, проворачивая валы 9 с одновременным изгибом пружин 7, отворачивает в нижнем направлении кулачки 8, то есть появляется возможность перепуска трубы через вкладыш 6. В дальнейшем бурильную трубу ввинчивают ниппелем 4 в муфту 5 долота и таким же образом опускают колонну 3 в скважину. После навинчивания бурильной трубы механизм 2 опускают в нижнее положение за счет подачи масла в полость под поршень 12 гидроцилиндров 10,одновременно одноплечие рычаги 16 разводятся за счет вращения шпильки 23 храповым механизмом 27 на величину достаточную, чтобы выступающие элементы колонны 3 не задевали своими выступами внутренние донные выступы 18 вкладышей 17. Рабочий процесс кулачков 8 остается идентичным прототипу, так как конструкция отбойных прорезей ниппеля остается без изменения, то есть имеются две пары параллельно расположенных отбойных прорезей (фиг.4). В каждой паре отбойные прорези округлой формы в продольном сечении располагаются под углом 25-30 для создания запаса времени, необходимого для занятия кулачками 8 рабочих положений (фиг.1). В качестве элеваторов наиболее предпочтительно использование безгрибковых полуавтоматических элеваторов типа Воркутинец, ПЭШ, КазПТИ (Латыпов А.С. Буровые элеваторы и основы их расчета. - АлмаАта КазПТИ, 1980, с.22-28. По мере отсоединения элеватора механизм 2 поднимают в верхнее положение одновременно с подъемом элеватора в верхнее положение для захвата трубы (свечи). Подъем колонны 3 производят в обратном порядке. Во время подъема колонны одновременно механизм 2 поднимают за счет подачи масла в надпоршневую полость через полый шток 13 в верхнее положение для производства процесса отвинчивания труб(свечей), а затем одновременно с отводом поднятой бурильной трубы (свечи) и спуском элеватора в нижнее положение осуществляют опускание механизма 2 в нижнее положение за счет подачи масла в подпоршневую полость цилиндров 10. Перед началом процессов отвинчивания и завинчивания бурильных труб храповым механизмом осуществляют поджатие рычагов вращением шпильки 23 по часовой стрелке. Частный случай исполнения устройства предпочтителен в случаях затяжки резьбы (при(фиг.5) случае ответные выступы 32 и 33 за счет воздействия усилия деформируемых при затяжке рычагов попадут в канавки 30 и 31, вследствие чего вступят во взаимодействия грани указанных элементов и проскальзывание прекратится. Из анализа порядка выполнения операций по спуско-подъему бурового инструмента вытекает,что исключаются затраты времени на фиксацию колонны в нижнем положении и установку отбойных элементов, а остальные процессы, за исключением процесса поджатия - разжатия одноплечих рычагов, выполняются с основными операциями по спуско-подъему колонны. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для бурения скважин,включающее снабженные по концам ниппелями и муфтами бурильные трубы, образующие колонну бурильных труб, расположенную соосно основанию,снабженному элементами фиксации колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения,механизм свинчивания и развинчивания бурильных труб с приводом и захватными поворотными кулачками,установленный на стойках с возможностью перемещения относительно основания,отличающийся тем, что фиксаторы колонны бурильных труб от проворота и продольного перемещения объединены в один узел и выполнены в виде вкладышей с полуцилиндровыми гнездами с внутренними донными выступами, расположенных в образующих основание одноплечных рычагах,соединенных осью и выполненных с возможностью периодического свода-развода свободных концов,соединенных ввернутой в резьбовые нарезки,имеющие противоположные направления, концевых фиксирующих элементов шпилькой, имеющей винтовые нарезки по концам, ответные нарезкам концевых фиксирующих элементов, снабженной храповым вращателем, один из рычагов на свободном конце имеет боковой канал для периодического ввода-вывода фиксирующего элемента шпильки, на другом из упомянутых концов рычага фиксирующий элемент установлен стационарно с возможностью вращения относительно конца рычага, на нижнем конце муфт имеется наружная расточка,выполненная параллельно внутренней резьбе ее, равная по длине высоте полуцилиндровых гнезд. 2. Устройство для бурения скважин по п.1,отличающееся тем,что на внутренних поверхностях полуцилиндровых гнезд и наружных расточках муфт выполнены ответные продольные канавки и выступы.